CN1794955A - 刷头沿随机路径运动的电动牙刷 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电动牙刷，在牙刷使用、且与使用者的牙齿相接触时，该牙刷的刷头以基本随机的方式运动。

Description

刷头沿随机路径运动的电动牙刷
技术领域
本发明涉及一种牙刷，更具体来讲，本发明涉及一种电动牙刷。
背景技术
电动牙刷是公知的，且已经在市场上销售了多年。在普通的电动牙刷中，刷头上的刚毛簇束从刷头的上表面基本上垂直地延伸出。刷头产生振荡运动、转动和/或平动，以便于提高对牙齿的清洁能力。通常情况下，刷头基本上是沿着固定的路径在使用者牙齿的表面上运动。
发明内容
在一个方面，本发明的特征在于提供了一种电动牙刷，其包括：一把柄；一刷头，其从把柄延伸出，并带有多个清洁元件；以及一驱动机构，其被构造成使刷头产生运动。刷头被设计成：当驱动机构被起动、且清洁元件与使用者的牙齿相接触时，刷头基本上沿随机的路径运动。
在某些实施方式中，驱动机构驱动着刷头，使其绕一轴线作公转运动，其中的轴线与刷头的轴线间隔开。
在某些情况中，驱动机构包括一伞齿轮。刷头可被安装到该伞齿轮上。刷头可被安装到一轴杆上，该轴杆延伸穿过伞齿轮中的一个孔，轴杆被安装成在孔中自由地旋转。在某些实施方式中，轴杆被布置成相对于伞齿轮的中心轴线成一定角度(例如约为2°到7°)。在某些情况下，孔偏离伞齿轮的中心轴线。孔可偏离中心轴线约1mm到约3mm。伞齿轮可包括一O型圈，其被布置在刷头下表面与伞齿轮的上表面之间。伞齿轮的上表面可具有一个沉孔，其被设计成使得O型圈座压在一个与孔中心轴线垂直的平面上。在某些情况下，在孔与轴杆之间具有足够的间隙，以允许轴杆在孔中径向移动。
在某些实施方式中，牙刷被设计成这样：当牙刷被使用时，刷头的运动是由刷头一个表面在驱动机构的一个表面上波动的粘连和滑动作用确定的。
在某些情况下，清洁元件包括一些刚毛。在某些实施方式中，清洁元件包括刚毛的簇束。
在另一方面，本发明的特征在于提供了一种对哺乳动物进行刷牙的方法。该方法包括步骤：提供一种电动牙刷，其具有：一把柄；一刷头，其从把柄延伸出，并带有多个清洁元件；以及一驱动机构，其使刷头产生运动。牙刷被设计成：当驱动机构被起动、且清洁元件与使用者的牙齿相接触时，刷头基本上沿随机的路径运动。该方法还包括步骤：在驱动机构被起动时，将牙齿与清洁元件相接触。
在另一方面，本发明的特征在于提供了一种电动牙刷，其包括：一把柄；一刷头，其从把柄延伸出，并带有多个清洁元件；以及一驱动机构。驱动机构被用来驱动着刷头，使刷头绕一轴线作公转运动，其中的轴线与刷头的轴线间隔开。驱动机构包括一伞齿轮。刷头被安装到一轴杆上，该轴杆延伸穿过一个由伞齿轮形成的孔。该轴杆被安装成在孔内自由旋转。
在某些实施方式中，轴杆被布置成相对于伞齿轮的中心轴线成一定角度。在某些情况中，孔偏离伞齿轮的中心轴线。
在另一方面，本发明的特征在于提供了一种电动牙刷，其包括：一把柄；一刷头，其从把柄延伸出，并带有多个清洁元件；以及一驱动机构，其被构造成使刷头产生运动。驱动机构驱动刷头使其进行公转运动。
在某些实施方式中，公转运动是绕一与刷头轴线分离开的轴线进行的。该驱动机构可包括一伞齿轮。
在某些实施方式中，刷头被设计成：当驱动机构被起动、且清洁元件与使用者的牙齿相接触时，刷头基本上沿随机的路径运动。
附图说明
图1是一个局部剖开的轴测图，表示了电动牙刷的一种实施方式，在图中，壳体的一部分被去除；
图2是一个局部剖开的侧视图，表示了图1所示电动牙刷的刷头的一种实施方式；
图2A与图2类似，但表示的是刷头在无载工作时的情形(即未接触牙齿时的状况)；
图3与图2类似，但表示的是刷头在带载工作时的情形(即与牙齿接触时的状况)；
图4类似于图3，但表示的是刷头的运动(用假想线表示)；以及
图4A与图4类似，但表示的是当伞齿轮相对于其在图3中的位置转过180°时(图4中的实线所示)刷头所处的位置。
从下文的描述、附图、以及权利要求书能清楚地认识到本发明其它的特征和优点。
具体实施方式
参见图1，一电动牙刷10包括一壳体12和一从壳体延伸出的刷部14。刷部14包括一个护罩13和一个安装在护罩13内的刷头30。在壳体内设置了一驱动轴(图中未示出)，其由一驱动机构(例如一电动机)驱动而转动一齿轮20。齿轮20依次驱动一伞齿轮22，该伞齿轮22使刷头30进行公转，下文将对此进行讨论。伞齿轮22的转速通常约为750-2000转/分钟(RPM)。
刷头30包括一自转轴28。自转轴28的一端被安装成在伞齿轮22的一个孔202中自由地自转，且这一端包括一帽体27，其直径大于孔202的直径，以便于将自转轴28保持在孔内。帽体27落座在一个凹陷29中。
刷头30包括多个刚毛簇束32，它们被安装在一支撑构件34上，支撑构件被固定地安装在自转轴28的另一端上。尽管在图中将各个簇束表示为实体的形式，但簇束实际上是由大量独立的塑料刚毛组成的。刚毛是由任何所需的聚合物(例如尼龙6.12或6.10)制成的，并具有任何所需的直径(例如4-8毫英寸)。簇束的根部被支撑构件34支撑着，且利用本领域公知的、任何所需的植簇(tufting)技术固定就位，例如可采用热植簇工艺或钉固(stapling)工艺。簇束的长度约在4mm到12mm之间，且优选地是约为8mm。
支撑构件34包括一下部36。该下部36的直径约在6mm到约18mm之间，且直径优选地是约为14mm。自转轴28的一端被设置在下部36的一个孔37中。
再参见图2，刷部14还包括一弹性的O型圈38，其被布置在下部36与伞齿轮22之间。O型圈的直径与下部36的直径大致上相等，其中的原因在下文进行讨论。自转轴28相对于一齿轮转动轴线210倾斜一定角度208(例如5°)。由于自转轴28倾斜了一定角度，刷头30也倾斜一定角度。伞齿轮22上具有一个沉孔212。沉孔212被设计成这样：使得O型圈38被座压在其上时，其中心轴线与孔202和自转轴28的中心轴线207成相同的角度。
自转轴28还被布置成相对于伞齿轮22的中心偏离一定距离200。当牙刷10工作时，自转轴28将围绕着伞齿轮22的转动轴线210公转，因而，刷头30(其被安装在自转轴28上)也将公转。当向刷头30施加一个载荷时—例如当刚毛与使用者的牙齿接触时，刷头30将绕自转轴28的轴线207自转，下文将对此进行讨论。结果就是，如果在使用中且处于载荷下，刷头30的运动路径将既包括公转运动也包括自转运动。
自转轴28延伸穿过伞齿轮22中的孔202，并在孔202中自由地自转。自转轴28并非紧束地装配在孔202中，而是在自转轴28与孔202的壁面之间留有间隙。此外，自转轴28的帽体27可在凹陷29中自由运动。由于自转轴28与孔202之间留有间隙，自转轴能响应于作用在簇束32上表面213上的压力而在轴向上移动，从而使帽体27在轴向上移位。这些间隙还使得刷头30能绕孔202枢转。
当牙刷被启动时，向心力将刷头30向外甩抛到上述间隙所能允许的最大角度—即一个大于角度208的角度，该角度通常约为7°(角度A，见图2A)。在该位置上，O型圈38的外侧部分37受到支撑构件34下部36的挤压。该挤压形成了摩擦，该摩擦依次使得下部36与沉孔212的表面有效地接合起来。
下面参见图3，当牙刷使用者将牙刷10顶在其牙齿上时，向刷头30施加了一个作用力F。参见图2A，由于刷头30是倾斜的，所以在开始时其以一定角度与牙齿接触。当作用力F大于作用在刷头30上的向心力时，刷头30趋于做出响应而自身直立起来，自转轴28的轴线207开始向转动轴线210移动，从而减小角度A。自转轴28的这一运动破坏了下部36与伞齿轮22之间的有效接合。自转轴28一直向转动轴线210移动，直到自转轴28在孔202中受到限制为止，此时刷头30将处于图3所示的状态。在此状态下，O型圈38的内侧区域216受到挤压，也就是说，O型圈38的内侧区域216被夹挤在沉孔212与下部36之间。
图4示意性地表示了刷头30在与牙齿接触时的一般运动规律。图4中的虚线表示的是当伞齿轮转过180°时刷头的位置，该位置与刷头在初始时的位置(由图4中的实线表示)相对于轴线210互为镜像。图4A中的实线表示了当伞齿轮从图3所示位置转过180°时整个刷部所处的位置。返回来参见图4，由于刷头30倾斜一定角度，所以，随着刷头30的自转，其将往复摇摆，从而使簇束32的上表面213沿一杯状的图线(用图线C示意性地表示)移动。另外，由于刷头30往复摆动，环绕着刷头周边31的那些簇束32将上下移动一段距离D。
只要没有载荷作用在刷头30上，刷头就以恒定的速度绕伞齿轮22的轴线210公转，该速度等于伞齿轮22的速度。当施加轴向力时，刷头30也开始绕其自身轴线207进行自转。刷头向齿轮轴线210的倾斜、始终变化着的作用力、以及O型圈的结合作用形成了一种偏心重量的效果，从而，刷头在载荷作用下的自转是一种随机的运动。至于“随机”一词，是指：在牙刷的工作过程中，当簇束与使用者的牙齿接触时，刷头30的运动路径随着施加在刚毛簇束32上的力的改变而改变。通常情况下，在刷牙过程中，运动路径始终在改变。该随机运动使得牙刷使用者能更容易地刷到牙齿的表面以及牙齿之间的空间，而无需特意努力来达到该效果。所施加力的方向不断改变的一个因素在于牙刷10在使用者的手中并非是固定的。
在刷牙过程中，作用在刷头上的作用力的位置在不断地改变，因而使得结合力和摩擦力发生波动。该波动依次在伞齿轮22与支撑构件34的下部36之间形成了“粘连-滑动”的接触关系，该接触关系是由O型圈38传递的。该粘连与滑动是按照随机、波动的方式产生的，使得刷头30发生随机运动。
回过来参见图2，利用上述的偏移距离200和间隙可增大随机度，这将使得自转轴28在牙刷10工作时表现出摇晃或颤摆的运动形式。如果增大了偏移距离200，自转轴28的摇晃将变得更为明显，原因在于增大了刷头30的公转周长，这将导致刷头30的速度相应地增大。
在本发明的范围内，其它的实施方式也是可行的。
在某些情况下，不同的刚毛簇束32之间具有高度差异。例如，环绕刷头周边的簇束可短于刷头中心处的簇束。
在某些实施方式中，电动牙刷10不具有O型圈。O型圈可被一个橡胶平垫圈代替，或者下部36的底面和/或伞齿轮22的顶面是由具有粗糙表面的材料制成的、或是用模制的弹性体制成的。
其它的实施方式也在后附权利要求的范围之内。

Claims (23)

1.一种电动牙刷，其包括：
一把柄；
一刷头，其从把柄延伸出，并带有多个清洁元件；以及
一驱动机构，其构造成使刷头产生运动，
其中，刷头被设计成：当驱动机构被起动、且清洁元件与使用者的牙齿相接触时，刷头基本上沿随机的路径运动。
2.根据权利要求1所述的牙刷，其特征在于：驱动机构驱动着刷头，使其绕一轴线作公转运动，其中的轴线与刷头的轴线间隔开。
3.根据权利要求1所述的牙刷，其特征在于：驱动机构包括一伞齿轮。
4.根据权利要求3所述的牙刷，其特征在于：刷头被安装到伞齿轮上。
5.根据权利要求4所述的牙刷，其特征在于：刷头被安装到一轴杆上，该轴杆延伸穿过一个由伞齿轮限定的孔，轴杆被安装成在孔中自由地自转。
6.根据权利要求5所述的牙刷，其特征在于：轴杆被布置成相对于伞齿轮的中心轴线成一定角度。
7.根据权利要求6所述的牙刷，其特征在于：所述角度约为2°到7°。
8.根据权利要求5所述的牙刷，其特征在于：孔偏离伞齿轮的中心轴线。
9.根据权利要求8所述的牙刷，其特征在于：孔偏离中心轴线约1mm到3mm。
10.根据权利要求5所述的牙刷，其特征在于：伞齿轮包括一O型圈，其被布置在刷头下表面与伞齿轮的上表面之间。
11.根据权利要求10所述的牙刷，其特征在于：伞齿轮的上表面具有一个沉孔，其被设计成使得O型圈座压在一个与孔中心轴线垂直的平面上。
12.根据权利要求5所述的牙刷，其特征在于：在孔与轴杆之间具有足够的间隙，以允许轴杆在孔中径向移动。
13.根据权利要求1所述的牙刷，其特征在于：牙刷被设计成这样：当牙刷被使用时，刷头的运动是由刷头一个表面在驱动机构的一个表面上波动的粘连和滑动作用确定的。
14.根据权利要求1所述的牙刷，其特征在于：清洁元件包括一些刚毛。
15.根据权利要求1所述的牙刷，其特征在于：清洁元件包括刚毛簇束。
16.一种对哺乳动物进行刷牙的方法。该方法包括步骤：
提供一种电动牙刷，其具有：一把柄；一刷头，其从把柄延伸出，并带有多个清洁元件；以及一驱动机构，其被构造成使刷头产生运动，牙刷被设计成：当驱动机构被起动、且清洁元件与使用者的牙齿相接触时，刷头基本上沿随机的路径运动；以及
在驱动机构被起动时，用清洁元件接触牙齿。
17.一种电动牙刷，其包括：
一把柄；
一刷头，其从把柄延伸出，并带有多个清洁元件；以及
一驱动机构，驱动机构被构造成驱动着刷头，使刷头绕一轴线作公转运动，其中的轴线与刷头的轴线间隔开，驱动机构包括一伞齿轮；
其中，刷头被安装到一轴杆上，该轴杆延伸穿过一个由伞齿轮限定的孔，该轴杆被安装成在孔内自由自转。
18.根据权利要求17所述的牙刷，其特征在于：轴杆被布置成相对于伞齿轮的中心轴线成一定角度。
19.根据权利要求17所述的牙刷，其特征在于：孔偏离伞齿轮的中心轴线。
20.一种电动牙刷，其包括：
一把柄；
一刷头，其从把柄延伸出，并带有多个清洁元件；以及
一驱动机构，其被构造成使刷头产生运动，
其中，驱动机构驱动刷头使其进行公转运动。
21.根据权利要求20所述的牙刷，其特征在于：公转运动是绕一与刷头轴线间隔开的轴线进行的。
22.根据权利要求20所述的牙刷，其特征在于：驱动机构包括一伞齿轮。
23.根据权利要求20所述的牙刷，其特征在于：刷头被设计成：当驱动机构被起动、且清洁元件与使用者的牙齿相接触时，刷头基本上沿随机的路径运动。
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